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        捷豹I-PACE純電動(dòng)汽車高壓蓄電池充電系統(tǒng)(二)

        2020-01-15 07:11:56計(jì)實(shí)
        汽車維修技師 2019年6期
        關(guān)鍵詞:電阻器針腳蓄電池

        計(jì)實(shí)

        5.GB/TAC(18487.1)接近導(dǎo)向(PP)電路

        我國(guó)采用了GB/TAC(18487.1)標(biāo)準(zhǔn),其電路如圖11 所示。GB/TAC(18487.1)是J1772 和IEC61851-1 接近導(dǎo)向協(xié)議的組合。在充電電纜至車輛充電插座的接頭中,PP 和PE 針腳之間安裝了兩個(gè)具有特定電阻值的被動(dòng)電阻器(RC 和R4)。這些電阻器的電阻值經(jīng)過編碼,因此BCCM 可以識(shí)別充電電纜的載流容量及其連接狀態(tài)。電阻器RC 安裝在PP 和PE 之間,并且?guī)б粋€(gè)常閉的直式開關(guān)。操作開關(guān)時(shí),電阻器R4 將會(huì)串聯(lián)接入到PP電路中,從而獲得新的總電阻。電阻器編碼值如表5 所示。

        此開關(guān)的安裝實(shí)現(xiàn)了對(duì)于三種充電電纜連接狀態(tài)的識(shí)別:

        ◆電纜已斷開

        表5 電阻器電阻值

        表6 連接狀態(tài)和載流容量

        ◆電纜已連接,開關(guān)已打開

        ◆電纜已連接,開關(guān)已關(guān)閉

        未連接充電電纜時(shí),BCCM PP電路中的5V 電源只能通過BCCM 中的電阻器。4.5V 的電壓信號(hào)將會(huì)反映此連接狀態(tài),該電壓由BCCM 的感應(yīng)電子設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。在將充電電纜連接至車輛的充電插座上時(shí),PP 針腳連接至PP 電路,從而增大了充電電纜接頭中的電阻。BCCM 中的感應(yīng)電子設(shè)備將會(huì)測(cè)量由此導(dǎo)致的壓降以確定充電電纜連接狀態(tài)和電纜載流容量,具體方式如表6 所示。

        6.控制導(dǎo)向(CP)電路

        除了接近導(dǎo)向電路之外,汽車充電控制模塊(BCCM)和電動(dòng)車供電設(shè)備(EVSE)之間也安裝了控制導(dǎo)向(CP)電路, 如圖12 所示。EVSE會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)向信號(hào),該信號(hào)將被施加到BCCM 上的一個(gè)分壓器電路。EVSE和EV 都具有感應(yīng)電子設(shè)備。對(duì)于所有AC 充電電路,此電路的操作均相同。CP 電路讓EVSE 能夠檢測(cè)到充電電纜已連接到車輛上,并且將最大可用電流告知BCCM。它也允許BCCM 告知EVSE 車輛已連接,并且做好了接受充電的準(zhǔn)備。

        (1)未 連 接 充 電 電 纜。 在EVSECP 電路中,一個(gè)12V DC 電源會(huì)通過一個(gè)1kΩ 電阻器流入感應(yīng)電子設(shè)備。+12V 電壓值表示充電電纜未連接至車輛,這稱為“狀態(tài)A”。

        (2)充電電纜已連接(EVSE 未激活)。在將充電電纜連接至車輛后,來(lái)自EVSE 的+12V DC 電源將會(huì)流過接頭中的CP 針腳,然后流入BCCM,BCCM 中也帶有感應(yīng)電子設(shè)備。BCCM 中的CP 電路由一個(gè)二極管和連接至PE 的永久性2.74kΩ 電阻器組成。連接車輛后,BCCM 中的2.74kΩ電阻器將會(huì)導(dǎo)致在EVSE 中感測(cè)到的電壓降至+9V,這稱為“狀態(tài)B”。此時(shí)EVSE 和BCCM 均已知曉兩者已相互連接。

        (3)充電電纜已連接(EVSE 已激活,EV 未激活)。在EVSE 識(shí)別出車輛已連接后,EVSE 則會(huì)將+12V DC電源切換為±12V 方波、1kHZ PWM信號(hào)。

        (4)充電電纜已連接(EVSE 和EV 已激活)。方波信號(hào)的占空比將來(lái)自EVSE 的可用電流告知BCCM。方波信號(hào)的存在構(gòu)成了從EVSE 發(fā)送至BCCM 的“邀請(qǐng)”。然后,BCCM 將會(huì)關(guān)閉BCCM 內(nèi)的CP 電路中的開關(guān),從而并聯(lián)接入一個(gè)1.3kΩ 電阻器,故此EVSE 感應(yīng)電子設(shè)備將會(huì)測(cè)量到一個(gè)+6V 電壓。這個(gè)+6V 電壓表示接受了該“邀請(qǐng)”,EVSE 閉合為HV 充電電路通電的繼電器。這稱為“狀態(tài)C”,此時(shí)車輛將會(huì)進(jìn)行充電。EVSE 充電狀態(tài)如表7 所示。

        ┃圖11 GB/T AC(18487.1)接近導(dǎo)向(PP)電路

        ┃圖12 控制導(dǎo)向(CP)電路

        表7 充電狀態(tài)說明

        表8 PWM信號(hào)說明

        控制導(dǎo)向電路PWM 信號(hào)如圖13所示。EVSE 至BCCM 的PWM 信號(hào)說明和占空比示例如表8、表9 所示。

        如果EVSE CP 電路中的感應(yīng)電子設(shè)備感測(cè)到方波的負(fù)半部分未停留在-12V 處,則這表示電路的BCCM側(cè)缺失二極管,這將導(dǎo)致出錯(cuò)并且會(huì)阻止充電。這是為了防止意外激活HV 充電電路。只有特意連接的電子設(shè)備電路才具有正確的電阻和二極管。因?yàn)殡娮韬投O管必須連接至BCCM 內(nèi)的接地,所以它將會(huì)確認(rèn)從BCCM 至EVSE 的接地電路路徑未中斷。

        表9 占空比示例

        ┃圖13 控制導(dǎo)向電路PWM信號(hào)

        ┃圖14 直流(DC)充電端口

        四、直流(DC)充電及通信

        直流(DC)充電通過位于車輛左側(cè)的GB/TDC 充電插座實(shí)現(xiàn)。GB/TDC 是一種DC 快速充電形式,用于高壓(最高為400V DC)大電流(125A)車用快速充電。直流(DC)充電端口如圖14 所示。GB/TDC 系統(tǒng)使用模擬信號(hào)傳輸以及通過EVSE CAN 總線進(jìn)行的數(shù)字通信。其中采用了兩個(gè)DC 高壓電源針腳、兩個(gè)模擬連接檢查(CC)針腳、兩個(gè)CAN 數(shù)字信號(hào)針腳和一個(gè)接地針腳,以便確保在車輛和充電器之間正確傳輸控制信號(hào)。

        1.充電準(zhǔn)備

        直流(DC)充電電路如圖15 所示。若要開始充電,請(qǐng)?jiān)贓VSE 和BCCM 之間執(zhí)行以下“握手”操作序列:

        (1)在將充電電纜連接至車輛之前,在U1 處可以測(cè)到6V 電壓,用于向EVSE 表示充電電纜未連接至EV。

        (2)在將充電電纜連接至車輛時(shí),充電電纜接頭中的開關(guān)S 將會(huì)打開,從而旁通R2,此時(shí)可以在U1 處測(cè)到12V 電壓。

        (3)在將充電電纜連接至車輛后,因?yàn)榻宇^插頭的CC1 針腳與車輛進(jìn)口相配合,所以R4 將被接入到電路中,因此可以在U1 處測(cè)到6V 電壓,直至開關(guān)S 被松開并且R2 被重新接入到電路中,此時(shí)在U1 處測(cè)到的電壓為4V。這是為了通知EVSE 充電電纜已連接至EV。

        (4)與此同時(shí),在未連接充電電纜時(shí),BCCM 將會(huì)在U2 處測(cè)到12V電壓。在連接充電電纜時(shí),充電電纜的CC2 針腳將會(huì)與車輛進(jìn)口相配合,R5 和R3 將被接入到電路中,此時(shí)在U2 處測(cè)到的電壓為6V。這是為了通知BCCM EVSE 已連接。

        ┃圖15 直流(DC)充電電路

        (5)接頭現(xiàn)在將被鎖定到位,此時(shí),BCCM 和EVSE 之 間 的CAN 通信將會(huì)開始。

        (6)諸如HV 蓄電池的電壓限值、最大充電電流和容量之類的信息將會(huì)通過EVSE CAN 總線在EV 和EVSE之間傳輸。

        (7)EVSE 將會(huì)檢查該信息并確認(rèn)它能夠?qū)V 蓄電池進(jìn)行充電,然后會(huì)通過EVSE CAN 總線將其最大輸出電壓和電流發(fā)送至BCCM。

        (8)BCCM 將會(huì)基于這些發(fā)送的數(shù)據(jù)檢查其與EVSE 之間的兼容性。如果兼容,則EVSE 將會(huì)關(guān)閉K1 和K2 并執(zhí)行絕緣測(cè)試。

        (9)測(cè)試完成后,BCCM 將會(huì)關(guān)閉HV 蓄電池接觸器K5 和K6,然后EVSE 將會(huì)開始充電。

        2.充電期間

        在整個(gè)充電流程中,車輛將會(huì)監(jiān)測(cè)HV 蓄電池狀態(tài)和電流供應(yīng)值:

        (1)每0.1s,BCCM 將會(huì)基于HV蓄電池性能和狀況計(jì)算一次可對(duì)HV蓄電池進(jìn)行充電的電流水平,然后通過EVSE CAN 總線將該數(shù)值發(fā)送至EVSE。

        (2)EVSE 將會(huì)通過持續(xù)電流控制供應(yīng)滿足BCCM 的期望值的DC電流。

        EVSE 將會(huì)監(jiān)測(cè)每個(gè)子電路中的電流、電壓和溫度,當(dāng)有任何數(shù)值超過限值時(shí),EVSE 將會(huì)停止充電并通過EVSE CAN 總線向BCCM 發(fā)送一個(gè)錯(cuò)誤信號(hào)。此外,如果通信中斷,則充電將被終止。

        3.充電結(jié)束

        終止充電流程的方式如下:

        ◆BCCM 將會(huì)通過EVSE CAN 總線向EVSE 發(fā)送一個(gè)零電流信號(hào)

        ◆EVSE 將會(huì)停止電流輸出

        ◆BCCM 將確認(rèn)DC 高壓線路上的電流為零,然后將會(huì)打開HV 蓄電池接觸器

        ◆EVSE 將會(huì)確認(rèn)其輸出電流為零,并打開繼電器“D1”和“D2”

        ◆接頭將被解鎖,然后可以從車輛上將其斷開

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